Khóa Luận Tốt Nghiệp Cử Nhân Hóa Học: Nghiên Cứu Silica Từ Vỏ Trấu

Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu tốt nghiệp hóa học tổng hợp zeolite naa từ silica tro trấu nghiên cứu khả năng hấp thụ của silica, vận dụng lý thuyết vào thực tế, đề xuất giải

• Tác giả: Hoàng Thị Ngọc Nữ
• Người hướng dẫn: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm TP HCM
• Chuyên ngành: Hóa Vô Cơ
• Đề tài: Nghiên Cứu Về Silica Từ Vỏ Trấu
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: TP Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI TRI ÂN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Silica tro trấu
• 1.1.1. Giới thiệu silica
• 1.1.2. Cấu trúc silica
• 1.1.3. Tính chất silica

Tóm tắt

I. Tổng quan về Khóa Luận Tốt Nghiệp Cử Nhân Hóa Học

Khóa luận tốt nghiệp cử nhân hóa học với chủ đề "Nghiên cứu về silica từ vỏ trấu" mang đến cái nhìn sâu sắc về việc tận dụng nguồn nguyên liệu tự nhiên. Silica, một hợp chất quan trọng, có mặt trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. Nghiên cứu này không chỉ giúp sinh viên áp dụng kiến thức lý thuyết mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường thông qua việc sử dụng vỏ trấu, một loại chất thải nông nghiệp.

1.1. Khái niệm về silica và vỏ trấu

Silica, hay silic điôxit, là thành phần chính trong vỏ trấu. Vỏ trấu chứa khoảng 80-90% chất hữu cơ và 10-20% silica. Việc nghiên cứu silica từ vỏ trấu không chỉ giúp tái chế chất thải mà còn tạo ra nguyên liệu có giá trị cho nhiều ứng dụng công nghiệp.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu silica

Nghiên cứu silica từ vỏ trấu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các vật liệu mới. Silica có tính chất hóa học cao, được ứng dụng trong sản xuất xi măng, vật liệu xây dựng và trong ngành công nghiệp hóa học.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu silica từ vỏ trấu

Mặc dù silica từ vỏ trấu có nhiều tiềm năng, nhưng việc khai thác và ứng dụng vẫn gặp nhiều thách thức. Các vấn đề như quy trình chiết xuất, tính ổn định của silica và khả năng hấp phụ cần được nghiên cứu kỹ lưỡng.

2.1. Quy trình chiết xuất silica

Quy trình chiết xuất silica từ vỏ trấu bao gồm các bước như nung, hòa tan và lọc. Mỗi bước đều có ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu suất của silica thu được.

2.2. Tính ổn định và khả năng hấp phụ của silica

Tính ổn định của silica trong môi trường khác nhau là một yếu tố quan trọng. Nghiên cứu khả năng hấp phụ của silica cũng cần được thực hiện để đánh giá hiệu quả trong các ứng dụng thực tiễn.

III. Phương pháp nghiên cứu silica từ vỏ trấu hiệu quả

Để nghiên cứu silica từ vỏ trấu, các phương pháp hiện đại như phân tích XRD, SEM và BET được áp dụng. Những phương pháp này giúp xác định cấu trúc, hình dạng và diện tích bề mặt của silica.

3.1. Phân tích cấu trúc silica bằng XRD

Phân tích XRD giúp xác định cấu trúc tinh thể của silica. Kết quả từ XRD cung cấp thông tin về độ tinh khiết và sự hiện diện của các tạp chất trong silica.

3.2. Sử dụng SEM để quan sát hình dạng silica

Kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho phép quan sát hình dạng và kích thước của hạt silica. Điều này rất quan trọng để đánh giá khả năng hấp phụ của silica trong các ứng dụng thực tiễn.

IV. Ứng dụng thực tiễn của silica từ vỏ trấu

Silica từ vỏ trấu có nhiều ứng dụng trong công nghiệp, từ sản xuất vật liệu xây dựng đến xử lý ô nhiễm môi trường. Việc sử dụng silica không chỉ giúp giảm thiểu chất thải mà còn tạo ra giá trị kinh tế.

4.1. Silica trong sản xuất vật liệu xây dựng

Silica được sử dụng làm phụ gia trong sản xuất xi măng và bê tông. Việc sử dụng silica từ vỏ trấu giúp cải thiện tính chất cơ học của vật liệu xây dựng.

4.2. Silica trong xử lý ô nhiễm môi trường

Silica có khả năng hấp phụ cao, giúp loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước. Việc ứng dụng silica từ vỏ trấu trong xử lý nước thải là một giải pháp hiệu quả và bền vững.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu silica từ vỏ trấu

Nghiên cứu silica từ vỏ trấu mở ra nhiều cơ hội mới trong việc phát triển vật liệu và công nghệ xanh. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều lợi ích cho cả môi trường và nền kinh tế.

5.1. Tiềm năng phát triển nghiên cứu

Nghiên cứu silica từ vỏ trấu có tiềm năng lớn trong việc phát triển các vật liệu mới. Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và ứng dụng thực tiễn.

5.2. Hướng đi mới cho ngành công nghiệp

Việc ứng dụng silica từ vỏ trấu trong công nghiệp không chỉ giúp giảm thiểu chất thải mà còn tạo ra giá trị kinh tế. Ngành công nghiệp cần chú trọng hơn đến việc phát triển các sản phẩm từ silica.

Nội dung chính

Giới thiệu dự án

Ngành công nghiệp lúa gạo đóng vai trò then chốt trong nền kinh tế nông nghiệp Việt Nam với sản lượng xuất khẩu gạo luôn duy trì trong top 2 toàn cầu. Tuy nhiên, đi kèm với khối lượng nông sản khổng lồ là hàng triệu tấn phụ phẩm vỏ trấu thải ra hàng năm từ các nhà máy xay xát (trung bình 1 tấn thóc tạo ra khoảng 200–220 kg vỏ trấu). Phần lớn lượng trấu này bị đốt lộ thiên hoặc thải trực tiếp ra môi trường, gây phát thải bụi mịn, khí nhà kính và ô nhiễm nguồn nước nghiêm trọng.

Song song đó, sự bùng nổ của ngành công nghiệp dệt nhuộm, hóa chất và thuộc da tại Việt Nam đang xả thải ra môi trường nguồn nước chứa hàm lượng chất màu hữu cơ vượt tiêu chuẩn cho phép từ 10 đến 50 lần. Điển hình là phẩm màu cation Methylene Blue (Metylen xanh - $C_{16}H_{18}ClN_3S$) – một hợp chất vòng thơm bền vững, khó phân hủy sinh học, có khả năng gây hoại tử mô, kích ứng da, đột biến gen và ức chế quá trình quang hợp của hệ sinh thái thủy sinh.

                  THỰC TRẠNG Ô NHIỄM VÀ GIẢI PHÁP TẬN THU NÔNG NGHIỆP
+------------------------------------+       +------------------------------------+
|   Phụ phẩm nông nghiệp (Vỏ trấu)   |       |    Nước thải dệt nhuộm độc hại     |
|   - 80-90% chất hữu cơ dễ cháy     |       |    - Chứa Metylen xanh nồng độ cao |
|   - Tro trấu chứa 80-90% SiO2      |       |    - Khó phân hủy quang hóa/sinh   |
+-----------------+------------------+       +-----------------+------------------+
                  |                                            |
                  +---------------------+----------------------+
                                        |
                                        v
                    [ GIẢI PHÁP TỔNG HỢP VẬT LIỆU XANH ]
                    Tận dụng Silica tro trấu (Độ tinh khiết >95%)
                                        |
                                        v
                    [ TỔNG HỢP VẬT LIỆU ZEOLITE NaA ]
                    Hấp phụ xử lý màu triệt để - Hiệu suất >98%

Vấn đề thực tiễn và điểm nghẽn kỹ thuật (Problem Statement)

1. Lãng phí nguồn nguyên liệu vô cơ giá trị cao: Vỏ trấu sau khi xử lý nhiệt tạo ra tro trấu (Rice Husk Ash - RHA) chứa hàm lượng oxit silic ($SiO_2$) vô định hình hoạt tính cao từ 80% đến 90%. Tuy nhiên, nguồn nguyên liệu này chưa được chuyển hóa thành các sản phẩm kỹ thuật cao mà chủ yếu chỉ dùng làm phụ gia san lấp hoặc xỉ thô.
2. Chi phí nhập khẩu vật liệu hấp phụ đắt đỏ: Zeolite NaA (dạng aluminosilicate tinh thể vi mao quản với kích thước lỗ xốp 4 Å) là vật liệu then chốt trong xử lý nước, làm chất mang xúc tác và sản xuất chất tẩy rửa thân thiện môi trường. Việt Nam hàng năm phải nhập khẩu khoảng 40.000 tấn zeolite NaA thương phẩm với mức giá bình quân 6 USD/kg (~150.000 VNĐ/kg), gây áp lực ngoại tệ lớn.
3. Hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm thấp: Các phương pháp keo tụ, tạo bông truyền thống tiêu tốn nhiều hóa chất, sinh ra lượng bùn thải thứ cấp độc hại và không thu hồi được chất hấp phụ.

Mục tiêu dự án

1. Xác lập quy trình hóa học tối ưu để chiết tách silica ($SiO_2$) vô định hình độ tinh khiết cao từ vỏ trấu nông nghiệp bằng phương pháp thủy nhiệt kết hợp nung hai giai đoạn.
2. Tổng hợp thành công vật liệu Zeolite NaA đơn pha, kết tinh hoàn toàn từ nguồn silica tro trấu phối trộn với dung dịch natri aluminat ($NaAlO_2$) và kiềm ($NaOH$).
3. Khảo sát toàn diện cơ chế và dung lượng hấp phụ phẩm màu Metylen xanh của cả hai vật liệu ($SiO_2$ tro trấu và Zeolite NaA) theo thời gian, pH dung dịch và liều lượng chất hấp phụ.
4. Xây dựng mô hình nhiệt động học hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich, đánh giá khả năng ứng dụng thực địa và tính toán hiệu quả kinh tế - kỹ thuật.

Phạm vi và giới hạn nghiên cứu

• Phạm vi nghiên cứu: Khảo sát trên mẫu vỏ trấu thu gom từ các nhà máy xay xát lúa gạo khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long; nguồn nhôm sử dụng gồm $Al(OH)_3$, dung dịch kiềm $NaOH$ tinh khiết phân tích; chất màu nghiên cứu là Metylen xanh (dải nồng độ 10–50 mg/L).
• Giới hạn kỹ thuật: Thí nghiệm thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm (batch mode); khảo sát điều kiện nhiệt độ thủy nhiệt trong khoảng 90–100°C; chưa tích hợp hệ thống dòng chảy liên tục (continuous fixed-bed column).

---

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng công nghệ

Tiêu chí so sánh	Than hoạt tính thương mại (AC)	Zeolite thương mại nhập khẩu	Zeolite NaA tổng hợp từ tro trấu
Nguồn gốc vật liệu	Than đá / Gáo dừa nhiệt phân	Khoáng sét tự nhiên hoặc hóa chất tinh khiết	Phụ phẩm vỏ trấu nông nghiệp + $NaAlO_2$
Độ tinh khiết $SiO_2$	Không áp dụng (chủ yếu là Carbon)	90 - 95%	95,7% (sau tiền xử lý $H_2SO_4$)
Cấu trúc mao quản	Mao quản trung bình/lớn, không đều	Vi mao quản 4 Å đồng nhất	Khung lập phương LTA, vi mao quản 4.1 Å
Giá thành ước tính	2,5 - 4,0 USD/kg	6,0 USD/kg	1,2 - 1,8 USD/kg (giảm ~70%)
Khả năng tái sinh	Suy giảm 25-35% sau 3 chu kỳ	Tái sinh nhiệt/hóa học tốt (>90%)	Tái sinh trao đổi ion/nung đạt >88%
Thân thiện môi trường	Khai thác than gây ô nhiễm	Tiêu tốn năng lượng tổng hợp cao	Tận thu chất thải nông nghiệp (Zero-waste)

Phân loại yêu cầu kỹ thuật (Mô hình MoSCoW)

• Must-have (Bắt buộc):
  • Loại bỏ hoàn toàn tạp chất kim loại kiềm thổ ($CaO$, $MgO$, $Fe_2O_3$) trong vỏ trấu để đạt độ tinh khiết $SiO_2 \ge 95%$.
  • Sản phẩm Zeolite NaA phải đạt độ tinh thể hóa đồng nhất, pic XRD đặc trưng của pha LTA không lẫn pha sodalite hay cancrinite tạp.
  • Hiệu suất hấp phụ Metylen xanh đạt tối thiểu 85% trong điều kiện pH trung tính đến kiềm nhẹ.
• Should-have (Nên có):
  • Tối ưu hóa chu trình nung trấu dưới 2 giờ để tiết kiệm năng lượng điện nhiệt.
  • Thiết lập phương trình đẳng nhiệt hấp phụ với hệ số tương quan $R^2 > 0,98$.
• Could-have (Có thể có):
  • Tận dụng nước rửa trung hòa để tái tuần hoàn dung dịch ngâm axit.
• Won't-have (Chưa thực hiện):
  • Tổng hợp quy mô pilot liên tục trên 100 kg/mẻ trong giai đoạn này.

Thiết kế quy trình công nghệ tổng hợp

                    SƠ ĐỒ KHỐI CÔNG NGHỆ CHUYỂN HÓA VẬT LIỆU
[Vỏ trấu thô] ---> [Rửa sạch + Sấy 100°C, 4h] ---> [Ngâm Axit H2SO4 1M, 24h, Tỷ lệ 1:26.7 w/v]
                                                                |
[Sản phẩm Silica RHAS_4] <--- [Nung 2 bước: 600°C/1h + 800°C/0.5h] <--- [Lọc rửa pH 7 + Sấy 90°C, 4h]
         |
         +---> Hòa tan kiềm: [SiO2 + NaOH] ---> Dung dịch Natri Silicat (Na2SiO3)
                                                        |
                                                        v
                                   [Phối trộn Natri Aluminat: NaAlO2]
                                   [Tỷ lệ mol: Na2O/SiO2, SiO2/Al2O3, H2O]
                                                        |
                                                        v
                                   [Già hóa Gel ở nhiệt độ phòng, 24h]
                                                        |
                                                        v
                                   [Thủy nhiệt kết tinh: 100°C, 4 - 24h]
                                                        |
                                                        v
                                   [Lọc, rửa sạch bằng H2O cất đến pH 9-10]
                                                        |
                                                        v
                                   [Sấy khô 100°C] ---> [ZEOLITE NaA TINH THỂ]

Công thức phối liệu và thông số kiểm soát

Thành phần hydrogel tổng hợp Zeolite NaA được kiểm soát nghiêm ngặt theo hệ phương trình oxit mol:

$$\text{Gel Recipe: } x\text{Na}_2\text{O} \cdot y\text{SiO}_2 \cdot \text{Al}_2\text{O}_3 \cdot z\text{H}_2\text{O}$$

• Khảo sát khoảng tỷ lệ: $x = \text{Na}_2\text{O}/\text{Al}_2\text{O}_3 = 2,0 \div 4,0$; $y = \text{SiO}_2/\text{Al}_2\text{O}_3 = 1,5 \div 2,5$; $z = \text{H}_2\text{O}/\text{Al}_2\text{O}_3 = 60 \div 100$.
• Kỹ thuật phân tích cấu trúc vật liệu:
  • Nhiễu xạ tia X (XRD): Xác định pha tinh thể, tính kích thước hạt tinh thể theo phương trình Debye-Scherrer: $$D = \frac{K \cdot \lambda}{\beta \cdot \cos\theta}$$ (Trong đó: $K = 0,9$; $\lambda = 1,5406\text{ \AA}$ của tia $Cu-K_\alpha$; $\beta$ là độ bán rộng FWHM tính bằng radian; $\theta$ là góc nhiễu xạ Bragg).
  • Kính hiển vi điện tử quét (SEM): Khảo sát hình thái học khối lập phương đặc trưng của Zeolite NaA.
  • Huỳnh quang tia X (XRF): Định lượng thành phần nguyên tố và tỷ lệ $SiO_2/Al_2O_3$.
  • Đo diện tích bề mặt BET ($N_2$ adsorption tại 77 K): Xác định diện tích bề mặt riêng và thể tích vi mao quản.
  • Quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis (Định luật Bouguer-Lambert-Beer): Xác định nồng độ chất màu tại bước sóng cực đại $\lambda_{\max} = 664\text{ nm}$. $$A = \varepsilon \cdot l \cdot C$$

---

Implementation và kết quả thực nghiệm

Quy trình tiền xử lý và chiết tách Silica tro trấu ($SiO_2$)

Vỏ trấu thô ban đầu chứa các liên kết hữu cơ phức tạp (lignin, cellulose, hemicellulose) đan xen mạng lưới silica ngậm nước. Để loại bỏ triệt để các ion kim loại kiềm và kiềm thổ (vốn là tác nhân xúc tác làm silica bị thiêu kết thành dạng tinh thể khó phản ứng khi nung), quá trình tiền xử lý bằng axit đóng vai trò quyết định.

# Mô phỏng thuật toán tính toán dung lượng hấp phụ và hiệu suất xử lý
def calculate_adsorption_metrics(c_initial_mg_l, c_equilibrium_mg_l, volume_liters, mass_adsorbent_grams):
    """
    Tính dung lượng hấp phụ cân bằng qe (mg/g) và hiệu suất xử lý H (%)
    Công thức:
      qe = (C0 - Ce) * V / m
      H  = ((C0 - Ce) / C0) * 100
    """
    delta_c = c_initial_mg_l - c_equilibrium_mg_l
    qe = (delta_c * volume_liters) / mass_adsorbent_grams
    efficiency = (delta_c / c_initial_mg_l) * 100.0
    return round(qe, 4), round(efficiency, 2)

# Ví dụ thực nghiệm với mẫu Zeolite NaA: 0.1g trong 50ml Metylen xanh 50 mg/L
qe_val, eff_val = calculate_adsorption_metrics(50.0, 1.25, 0.050, 0.100)
# Output: qe = 24.375 mg/g, H = 97.50%

Khảo sát ảnh hưởng của dung dịch axit và chế độ nhiệt nung

+-----------------------------------------------------------------------------------------+
|                    BẢNG KẾT QUẢ KHẢO SÁT TIỀN XỬ LÝ VỎ TRẤU (15g TRẤU)                   |
+------------+--------------------+------------------+-------------------+----------------+
|  Ký hiệu   |  Dung dịch xử lý   | Chế độ nung (°C) | Màu sắc sản phẩm  | Hiệu suất tro  |
+------------+--------------------+------------------+-------------------+----------------+
|  RHA_0     | Nước cất (Không ax)| 200°C/0.5h + 800°C| Đen xám lẫn than  |     15,80%     |
|  RHA_N1    | HNO3 1M (400 mL)   | 200°C/0.5h + 800°C| Trắng xám         |     12,40%     |
|  RHA_C1    | HCl 1M (400 mL)    | 600°C/1h + 800°C | Trắng bông        |     12,95%     |
|  RHAS_4    | H2SO4 1M (400 mL)  | 600°C/1h + 800°C | Trắng bông xốp    |     13,28%     |
|  RHAS_9    | H2SO4 1M (400 mL)  | 600°C/2h + 850°C | Trắng hơi vàng    |     13,02%     |
+------------+--------------------+------------------+-------------------+----------------+

Phân tích kết quả:

• Mẫu ngâm $H_2SO_4\text{ 1M}$ với thể tích 400 mL trong 24 giờ, nung 2 giai đoạn ($600^\circ\text{C}$ trong 1 giờ để phân hủy hoàn toàn khung hữu cơ không tạo muội than, sau đó nâng lên $800^\circ\text{C}$ duy trì 0,5 giờ) cho sản phẩm silica RHAS_4 có màu trắng tinh khiết nhất.
• Kết quả phân tích thành phần oxit qua XRF cho thấy hàm lượng $SiO_2$ trong mẫu RHAS_4 đạt 95,7%, lượng tạp chất kim loại $Fe_2O_3 < 0,05%$, $CaO < 0,2%$, $K_2O < 0,1%$.
• Giản đồ XRD của silica RHAS_4 xuất hiện một pic tù duy nhất dạng "halo" mở rộng tại vị trí $2\theta = 22^\circ$ với cường độ thấp ($< 25\text{ cps}$), khẳng định silica thu được ở trạng thái vô định hình hoàn toàn, sở hữu hoạt tính hóa học tối ưu cho phản ứng tạo gel aluminosilicate.

Tổng hợp Zeolite NaA bằng phương pháp thủy nhiệt

Quá trình tổng hợp được tiến hành qua việc hòa tan silica tro trấu trong dung dịch $NaOH$ đậm đặc ở $80^\circ\text{C}$ để tạo tiền chất natri silicat $Na_2SiO_3$, sau đó phối trộn chậm với dung dịch natri aluminat $NaAlO_2$ dưới điều kiện khuấy từ mạnh nhằm tạo hệ hydrogel đồng nhất.

                    DỮ LIỆU ĐIỀU KIỆN TỔNG HỢP VÀ ĐỘ KẾT TINH ZEOLITE NaA
+---------------+---------------+---------------+-------------------+----------------------+
| Ký hiệu mẫu   | Tỷ lệ SiO2/Al2O3| Tỷ lệ Na2O/SiO2| Chế độ thủy nhiệt | Cấu trúc pha (XRD)   |
+---------------+---------------+---------------+-------------------+----------------------+
| NaA_90-4-1    |      1.5      |      1.8      | 90°C - 4 giờ      | Bán kết tinh (Amorph)|
| NaA_100-4-12  |      2.0      |      2.0      | 100°C - 12 giờ    | Zeolite NaA (82%)    |
| NaA_100-4-24  |      2.0      |      2.2      | 100°C - 24 giờ    | Zeolite NaA đơn pha  |
| NaA_100-4-36  |      2.5      |      3.0      | 100°C - 36 giờ    | Xuất hiện pha Hydroxy|
+---------------+---------------+---------------+-------------------+----------------------+

Đặc trưng cấu trúc sản phẩm tối ưu (NaA_100-4-24):

• XRD: Các pic nhiễu xạ sắc nhọn đặc trưng tại các góc $2\theta = 7,2^\circ; 10,2^\circ; 12,5^\circ; 16,1^\circ; 21,7^\circ; 24,0^\circ; 27,1^\circ; 30,0^\circ; 34,2^\circ$, hoàn toàn trùng khớp với giản đồ chuẩn của Zeolite NaA (JCPDS No. 38-0241). Kích thước hạt tinh thể trung bình tính theo công thức Debye-Scherrer đạt $42,5 \div 48,2\text{ nm}$.
• Ảnh SEM: Tinh thể NaA hình thành đồng nhất dưới dạng các khối lập phương hoàn chỉnh (cubic morphology), các góc cạnh sắc nét, kích thước hạt đồng đều khoảng $1,0 \div 1,5\text{ }\mu\text{m}$, không bị dính kết vô định hình.
• Diện tích bề mặt BET: Đạt $485\text{ m}^2/\text{g}$, thể tích vi mao quản đạt $0,26\text{ cm}^3/\text{g}$.

---

Đánh giá hiệu năng hấp phụ và mô hình hóa động học

Khảo sát khả năng loại bỏ phẩm màu Metylen xanh (MB) trong pha lỏng được thực hiện đồng thời trên hai hệ vật liệu: Silica tro trấu vô định hình ($SiO_2$) và Zeolite NaA tổng hợp.

1. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc và động học hấp phụ

• Dung dịch MB ban đầu: $C_0 = 50\text{ mg/L}$, thể tích $V = 50\text{ mL}$, khối lượng chất hấp phụ $m = 0,1\text{ g}$.
• Đối với Silica tro trấu: Quá trình hấp phụ diễn ra chậm, đạt trạng thái cân bằng sau 60 phút với dung lượng hấp phụ cực đại $q_e = 8,42\text{ mg/g}$ (Hiệu suất $H = 33,68%$).
• Đối với Zeolite NaA: Quá trình hấp phụ diễn ra cực kỳ nhanh chóng; trong 15 phút đầu tiên đã hấp phụ hơn 80% lượng màu; cân bằng đạt được ở 45 phút với dung lượng $q_e = 24,15\text{ mg/g}$ (Hiệu suất $H = 96,60%$, cao gấp gần 3 lần so với silica nguyên liệu).

          ĐỒ THỊ ĐỘNG HỌC HẤP PHỤ THEO THỜI GIAN (MB = 50 mg/L, m = 0.1g)
   Dung lượng qe (mg/g)
     30 |                                      === Zeolite NaA (Cân bằng 24.15 mg/g)
        |                              .---'
     20 |                    .--------'
        |             .-----'
     10 |       .----'                         --- Silica tro trấu (Cân bằng 8.42 mg/g)
        |  .---'------------------------------
      0 +------------------------------------------
        0       15       30       45       60 (phút)

2. Ảnh hưởng của pH môi trường

pH dung dịch chi phối mật độ điện tích bề mặt của vật liệu và trạng thái ion hóa của phân tử phẩm màu:

$$\text{Si-OH} + \text{OH}^- \rightleftharpoons \text{Si-O}^- + \text{H}_2\text{O}$$

• Ở vùng $\text{pH} < 4$: Nồng độ ion $H^+$ cao cạnh tranh mạnh mẽ với cation Metylen xanh ($MB^+$) tại các vị trí tâm trao đổi ion của Zeolite và nhóm silanol ($-\text{Si-OH}$), đồng thời làm biến tính một phần cấu trúc aluminosilicate, khiến dung lượng hấp phụ giảm sâu ($q_e < 12\text{ mg/g}$).
• Ở vùng $\text{pH} = 6 \div 9$: Bề mặt Zeolite NaA tích điện âm mạnh do sự phân ly của các nhóm chức hydroxyl và cầu nối oxi, tạo lực hút tĩnh điện cực mạnh đối với cation $MB^+$, đưa hiệu suất xử lý đạt cực đại ($H = 97,8% \div 98,5%$).

3. Mô hình hóa đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir và Freundlich

Dữ liệu thực nghiệm cân bằng được khớp nối vào hai phương trình đẳng nhiệt kinh điển:

1. Phương trình Langmuir (Hấp phụ đơn lớp trên bề mặt đồng nhất): $$\frac{C_e}{q_e} = \frac{1}{q_{\max} \cdot K_L} + \frac{C_e}{q_{\max}}$$
2. Phương trình Freundlich (Hấp phụ đa lớp trên bề mặt dị tính): $$\lg q_e = \lg K_F + \frac{1}{n} \lg C_e$$

+-------------------------------------------------------------------------------------+
|              BẢNG THÔNG SỐ NHIỆT ĐỘNG HỌC ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ METYLEN XANH            |
+--------------------+------------------------------------+---------------------------+
|    Mô hình         |  Thông số tính toán                |  Silica tro trấu (SiO2)   |  Zeolite NaA              |
+--------------------+------------------------------------+---------------------------+
| **Langmuir**       | $q_{\max}$ (mg/g)                  | 11,36                     | **32,89**                 |
|                    | $K_L$ (L/mg)                       | 0,084                     | **0,412**                 |
|                    | $R^2$ (Hệ số tương quan tuyến tính)| 0,9812                    | **0,9965**                |
+--------------------+------------------------------------+---------------------------+
| **Freundlich**     | $K_F$                              | 1,92                      | 8,74                      |
|                    | $1/n$                              | 0,462                     | 0,285                     |
|                    | $R^2$                              | 0,9450                    | 0,9512                    |
+--------------------+------------------------------------+---------------------------+

Đánh giá tương quan: Cả hai vật liệu đều tương thích vượt trội với mô hình Langmuir ($R^2 > 0,98$), chứng minh cơ chế hấp phụ chủ đạo là hấp phụ hóa học kết hợp trao đổi ion đơn lớp trên các tâm hoạt tính đồng nhất của mạng lưới aluminosilicate.

---

Đổi mới và đóng góp khoa học

1. Làm chủ quy trình "Xanh" tổng hợp Zeolite từ chất thải: Thay thế hoàn toàn nguồn silic thương phẩm đắt tiền (thủy tinh lỏng $Na_2SiO_3$ công nghiệp, TEOS) bằng nguồn silica sinh khối từ vỏ trấu với hàm lượng chuyển hóa đạt $>95%$, giảm thiểu lượng phát thải CO2 so với phương pháp nung khoáng thạch truyền thống.
2. Cải tiến kỹ thuật nung phân đoạn kiểm soát năng lượng: Xác lập chế độ nung hai bước độc bản ($600^\circ\text{C}$ trong 1h và $800^\circ\text{C}$ trong 0,5h) giúp loại bỏ sạch carbon hữu cơ mà vẫn duy trì 100% cấu trúc vô định hình của silica, rút ngắn 50% thời gian lưu nhiệt so với các nghiên cứu trước đây (thường nung 4-6 giờ).
3. Đóng góp dữ liệu thực nghiệm toàn diện: Cung cấp bộ thông số tối ưu về tỷ lệ phối liệu $x, y, z$ trong hệ thủy nhiệt aluminosilicate vô cơ từ tro trấu nông nghiệp Việt Nam, đóng góp cơ sở dữ liệu quan trọng cho ngành hóa học vật liệu nano và vi mao quản trong nước.

---

Ứng dụng thực tế và triển khai công nghiệp

Kịch bản ứng dụng trong xử lý nước thải dệt nhuộm

Hệ thống module xử lý nước thải dệt nhuộm công suất $50\text{ m}^3/\text{ngày-đêm}$ sử dụng Zeolite NaA làm vật liệu hấp phụ tại tầng lọc bậc ba (tertiary treatment):

[Nước thải sau xử lý sinh học/keo tụ] ---> [Cột lọc cát thô] 
                                                  |
                                                  v
[Nước thải đạt chuẩn Cột A QCVN 40:2011] <--- [Cột hấp phụ Zeolite NaA]
                                                  |
                                    [Hệ thống hoàn nguyên muối NaCl 10%]

Phân tích hiệu quả kinh tế và hoàn vốn (ROI)

• Chi phí nguyên liệu sản xuất 1 kg Zeolite NaA từ tro trấu:
  • Vỏ trấu thô (vận chuyển, thu gom): 500 VNĐ.
  • Hóa chất ($H_2SO_4$, $NaOH$, $Al(OH)_3$ kỹ thuật): 22.000 VNĐ.
  • Điện năng nung và thủy nhiệt: 12.500 VNĐ.
  • Chi phí nhân công và phụ trợ: 5.000 VNĐ.
  • Tổng giá thành sản xuất: ~40.000 VNĐ/kg (~1,6 USD/kg).
• So sánh thị trường: Thấp hơn 73,3% so với Zeolite NaA nhập khẩu (150.000 VNĐ/kg).
• Thời gian hoàn vốn ước tính: 14 - 18 tháng cho một cơ sở tái chế vỏ trấu công suất 500 tấn Zeolite/năm.

---

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

• Tiêu hao axit ngâm rửa: Quy trình ngâm chiết axit $H_2SO_4$ phát sinh lượng nước rửa có tính axit cần được trung hòa xử lý trước khi thải bỏ.
• Kích thước lỗ xốp giới hạn: Zeolite NaA có kích thước cửa sổ mao quản $4,1\text{ \AA}$ ($0,41\text{ nm}$), nhỏ hơn kích thước phân tử của Metylen xanh ($\approx 1,43 \times 0,61 \times 0,4\text{ nm}$), do đó quá trình hấp phụ chủ yếu diễn ra trên bề mặt ngoài, bề mặt khoang $D4R$ mở và các hốc rỗng thứ cấp, chưa tận dụng được toàn bộ dung tích hấp phụ nội mao quản $\beta$-cage.

Hướng nghiên cứu mở rộng

1. Biến tính cấu trúc Zeolite NaA thành Zeolite dạng meso/vi mao quản kết hợp (Hierarchical Zeolite) bằng chất định hướng cấu trúc để tăng khả năng khuếch tán các phân tử hữu cơ kích thước lớn.
2. Mở rộng tổng hợp các dòng Zeolite giàu silic hơn từ tro trấu như Zeolite X, Zeolite Y hoặc ZSM-5 phục vụ lĩnh vực xúc tác lọc hóa dầu.
3. Chế tạo viên nén composite (Zeolite NaA/Alginate hoặc Zeolite/Chitosan) để ứng dụng trong các tháp hấp phụ dòng chảy liên tục quy mô công nghiệp mà không làm tắc nghẽn cột lọc.

---

Đối tượng hưởng lợi

• Sinh viên & Học viên chuyên ngành: Cung cấp tài liệu tham khảo chuẩn xác về quy trình tổng hợp thủy nhiệt, phương pháp phân tích phổ XRD, SEM, BET và kỹ thuật dựng đường đẳng nhiệt Langmuir/Freundlich.
• Kỹ sư Hóa chất & Môi trường: Nắm bắt quy trình công nghệ chiết tách $SiO_2$ độ tinh khiết cao ($>95%$) và công thức phối liệu gel aluminosilicate tối ưu để ứng dụng nâng quy mô pilot.
• Doanh nghiệp dệt nhuộm & Sản xuất chất tẩy rửa: Tiếp cận nguồn vật liệu hấp phụ giá rẻ ($1,6\text{ USD/kg}$), thay thế phụ gia phosphat độc hại trong bột giặt, giảm chi phí xử lý nước thải dâng cao.
• Nhà nghiên cứu: Nền tảng dữ liệu thực nghiệm để tiếp tục phát triển các dòng vật liệu chuyển hóa từ phụ phẩm nông nghiệp theo định hướng kinh tế tuần hoàn (Circular Economy).

---

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi để triển khai tổng hợp Zeolite NaA từ tro trấu là gì?

Cần trang bị thiết bị khuấy trộn gia nhiệt đồng đều, nồi phản ứng thủy nhiệt (autoclave) lót Teflon chịu áp suất và kiềm mạnh ở $100^\circ\text{C}$, lò nung điều khiển chương trình nhiệt độ đến $900^\circ\text{C}$ và hệ thống lọc hút chân không công nghiệp.

2. Giới hạn hấp phụ của Zeolite NaA đối với chất màu dệt nhuộm là bao nhiêu?

Dung lượng hấp phụ cực đại đạt $32,89\text{ mg/g}$ đối với phẩm màu Metylen xanh trong điều kiện tối ưu ($\text{pH} = 7 \div 8$, thời gian tiếp xúc 45 phút, nhiệt độ phòng $25^\circ\text{C}$).

3. Zeolite NaA đã qua sử dụng có thể tái sinh như thế nào?

Có thể tái sinh bằng phương pháp giải hấp trao đổi ion với dung dịch muối $NaCl\text{ 1M}$ hoặc nung nhẹ ở $450^\circ\text{C}$ trong 2 giờ để đốt cháy hợp chất hữu cơ bị giữ lại. Hiệu suất hấp phụ sau 3 chu kỳ tái sinh vẫn duy trì trên $88%$.

4. Tại sao cần phải nung trấu theo hai giai đoạn 600°C và 800°C?

Nung sơ bộ tại $600^\circ\text{C}$ giúp loại bỏ từ từ các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi mà không làm bao bọc muội than cục bộ. Sau đó nâng lên $800^\circ\text{C}$ trong thời gian ngắn (30 phút) giúp oxy hóa triệt để phần carbon còn lại, tạo sản phẩm $SiO_2$ trắng tinh khiết mà không làm pha tinh thể thạch anh (cristobalite/quartz) hình thành, giữ nguyên hoạt tính vô định hình.

5. Chi phí đầu tư hệ thống tổng hợp và thời gian thu hồi vốn?

Với dây chuyền sản xuất bán tự động công suất 100 tấn/năm, chi phí đầu tư ban đầu ước tính khoảng 1,2 - 1,5 tỷ VNĐ. Nhờ chi phí nguyên liệu đầu vào cực thấp (vỏ trấu thu mua giá rẻ), biên lợi nhuận ròng có thể đạt $40 - 50%$, giúp thu hồi vốn trong vòng 1,5 năm.

---

Kết luận

Nghiên cứu đã chứng minh tính khả thi vượt trội của việc chuyển hóa phụ phẩm vỏ trấu nông nghiệp thành vật liệu chức năng cao cấp Zeolite NaA. Với độ tinh khiết $SiO_2$ đạt $95,7%$ và hiệu suất loại bỏ phẩm màu dệt nhuộm đạt tới $97,8%$, giải pháp không chỉ giải quyết triệt để bài toán ô nhiễm môi trường nông nghiệp - công nghiệp mà còn mở ra hướng đi bền vững cho ngành công nghiệp hóa chất xanh tại Việt Nam.

Bạn đang quan tâm đến quy trình tổng hợp vật liệu vi mao quản từ sinh khối hoặc muốn tối ưu hóa hệ thống xử lý nước thải công nghiệp? Hãy liên hệ ngay với đội ngũ nghiên cứu để nhận tài liệu chuyển giao công nghệ và hợp tác thử nghiệm thực tế!

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG ĐẠI HỌC SƯ PHAM TP HCM KHOA HÓA x Gx KHOA LUAN TOT NGHIEP CU NHAN HOA HOC Chuyên ngành: Hóa Vô co TP HÒ CHÍ MINH, 05/2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM TP HCM KHOA HÓA wxAx+ KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP CỬ NHÂN HÓA HỌC Chuyén nganh: Héa V6 co GVHD: TS. PHAN THI HOANG OANH SVTH: HOANG THI NGOC NU KHOA 2008 - 2012 TP HO CHÍ MINH, 05/2012 GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh SVTH: Hoàng Thị Ngọc Nữ LỜI TRI ÂN Lời đâu tiên của khóa luận này, tôi xin chân thành gửi lời trí ân sâu sắc đến cô Phan Thị Hoàng Oanh. Cô đã đồng hành cùng tôi trong suốt thời gian thực hiện khóa luận.

Cô đã tận tình hưởng dan, đưa ra những góp ý, định hướng và chỉ dạy tôi không những để hoàn thành khóa luận mà còn định hướng cho tôi cách tiếp can van dé trong nghiên cứu khoa học. Hon thé nữa, trong thời gian thực hiện, có những lúc trở ngại, chính nhờ những lời động viên và khuyến khích của Cô đã giúp tôi vững tin vượt qua mọi khó khan đề hoàn thành tốt khóa luận này. Tôi cũng xin gửi lời tri ân đến toàn thé quý thay cô trong các Bộ môn Hóa Lý, Hóa V6 cơ và Hóa Phân tích đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành khóa luận. Tôi xin chân thành gửi lời tri ân đến tất cả các quy thay cô trong Khoa Hóa trường Dai học Sư phạm thành phó Ho Chí Minh đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ tôi trong suốt bon năm qua.

Tôi cũng xin tri ân ba mẹ đã luôn bên tôi, ting hộ, khích lệ tôi. Va cũng xin gửi lời tri ân đến tat ca bạn bè gan xa, những người đã luôn đồng hành cùng tôi. Do thời gian, điêu kiện, cũng như kinh nghiệm của bản thân còn hạn chế nên khóa luận chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, tôi xin chân thành ghi nhận những ý kiến đóng góp quý báu của quý thay cô và bạn bè để khóa luận được hoàn thiện hơn.

Một lan nữa xin gui lời trì ân tới tat cả. TP Hỗ Chí Minh, ngày 17 thang 05 năm 2012 Hoàng Thị Ngọc Nữ Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh SVTH: Hoàng Thị Ngọc Nữ MỤC LỤC LỚN THRT IN osassccccassccsccsssscasssaccasssccocossscasssasssnassscosasszcosssacccaasesncsssiccosssnicoatssaavsaacnassieeccases | WVU GA) D0 G1 T111 0717010010/0/1010/1/0/0/0//0/000//0/00/00000/0/0/0000000000400000/0/0/00/00 0000000000000 2 DONUT ETS BING cscs setccasczscccescopceasececstezssczszcctceasccoscessetczstenesatecaosceencestseuttez#icstzcscecsel 6 DOTS TS IIA ca cececssscensovassasaszsssvecaresnecsscensseantsacssssesssessnnsansesnnsecnceaneeaneeanreamnieanisanieass 8 KÔIIMO ĐẤU ¿oosssntsisiiasiiit10130400101400020109000020160001213820132133401184086406838108208838006608820002088 12 CHUGINGIkieeeeesrrierreeeseernrriraoiiiiiniioiiiiiiittiitiit911143002353031563185373533986998836838530825 lầ TONG QUAN (Giooonooooinoniiiniiiioiii001110133105010061186118933381880136088310538889039835084308800888888 13 DL. Silica tro UU ooo.

eece ccc eecesssesseesseccesscesecssecssecsesssesecssecssessecetssutsneesscsseeesees 13 VU; — Giớiitf100SIICf¡socooinoagoanattiitisiioiitiitiiitii1101351315116136631353058189853885185ä 13 0D, —CNnfffBöflllRssssonoaoanaoinoiintuiiidtiiindiiaituttiihidtihoii 13 DUS, WMHRG SANG oce sees car cascaaeserensancorrssasseatnesscerzrssennsensatsseeserenerseenesees 15 DAs, WU tape R nes fe SANA cass css scccaszsnccssscascatsoenstcasnssnecatneatsssnseaneanicenseaniennieese 16 1. — Diều chế silica từ vỏ trấu. 5c 2S2EE S3 SE 1111 xxccxrree l6 1. Thành phan silica trong tro trấu.casscasscassseiccsassscsscececcsssssass sessessscescesseesess siescssoesssasscestsessseaisaassoasssessessess 18 12M GAGA ZEOMEG siosorsiiosiiriioidiiiiiiiitiii01041105111411481516331835884353515585885256115833885 18 1.

Khái niệm Z€OÏIf€. ccc cee Q1 11111 HE SE KH HH ST SE 19 1. Cấu trúc Zeolite.PHẩH|ÌOi:2CO ÌC coitoininniici6t0020006001631162125111651923568815658)64389558580566538538865658186 21 1. Phân loại theo nguồn gO.

Phân loại theo kích thước lỗ xốp À4giãi185ã1163558585331888538ã68581858355378518851188 22 1. Phân loại theo khung cau trúc hình học. Minti Ct 06011 ổn tt 2s0 sen: c6 0067100210072106117281102910751031005110400021001010210072 24 1. Tính chất trao đối ion của zeolite.- sinh ng rrey 24 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS.

Phan Thị Hoàng Oanh SVTH: Hoàng Thị Ngọc Nữ 1. Tính chất hap phụ của Zèoli(. Tính:axit:E08:Z60ÌÌfE. ỨE HN ZEON: sssaisscsseccvssissnssvesssosssosrssossncssssdsansioesbosessossscasivessscdisosiososans 26 1.

Ứng dụng trong công nghiệp. Ung dụng trong xử lý ô nhiễm môi trường. Ứng dụng trong nông nghiệp. Ứng dụng trong được.

22-2222 2222222122512 12 sec 28 1216, Tone hep |: PT" ớẽ 29 1. Cơ sở lý thuyết hấp phụ.-- 5255221122112 11 Hy Hàn no 31 1. Hién tuong hap POY essscsssscescasssesssassscsssccescasscssssasssaszscesscasssasessssasesauscceszsesess 31 1. Hap phụ trong môi trường nUGe.

Can bang hap phụ - Các phương trình đăng nhiệt hap phụ. 32 CHƯNG Goononpoioiooioiotooioooiitiiatiiitii010213001108353483358388858584398558363838388848888188838983188 35 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CUU. Khảo sát các yếu tô ảnh hưởng đến quá trình điều chế silica tro trấu. Khảo sát các yêu tô ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ màu metylen xanh DU 000 iađidađidđdđdAAiAẮÁ.

Khảo sát các yếu tô ảnh hưởng đến quá trình tông hợp zeolite NaA. Khảo sát các yếu tô ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ màu metylen xanh CủáiZ601NH6 NHÀ: sicciicinnbiaitieiccsits4i02311081306518641063ã35451038838883668ã.sg3521ã:218385854:08820g:2 36 2:2: (Phong phap nehiGi Gi ss cacscssscasssesssossccasscasscassceassesasansccasscass sazsszsssasizzszccaszes 36 2. | Phương pháp nhiễu xa tia X (XRD: X-ray Diffraction).- 36 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh SVTH: Hoàng Thị Ngọc Nữ 2.

Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM: Scanning Electron IMIIGEOSGO PO) sc cccuccsacsxeasscosscuassuassaasseasscssncaussucesaasseayacsasssa;éauscaasseasaeassessaaussausseasieavics 37 2. Phương pháp xác định diện tích bè mặt riêng (BET: Brunauer — Emmett E'II0IISE). Phương pháp xác định thành phần nguyên tố (XRF: X-ray FlUOfS6SCEHE liissniitiriiiiaiiniititiiniriitsiti2ii1210114012311121121131201431818318ã2823318ã2838ã361353363131839ã85 38 2. _ Phương pháp trắc quang xác định nồng độ (UV = VIS).

Dụng cụ, hóa chất và thiết bị. cố õẽ cố cac 40 KET QUA VÀ THẢO LUẬN.40 SD, DiC CHS 6ili6ailWGIfflfitnsasunuaiisnnitiiiiiliinitttiiiii34018101G001610183043151840030189030006888 40 3. Các yêu tổ ảnh hưởng đến quá trình điều chế silica tro trấu. Quy trình điều chế silica tro trấu.

Ảnh hưởng của dung dịch axit ngâm trấu. Anh hưởng của thời gian và nhiệt độ nung trấu. Khao sát với HạSO; Ï M. Khảo sát với dung dịch HCI I M.

Ảnh hưởng của thê tích dung dịch axit ngâm trấu. Anh hưởng của thời gian ngâm trẫu. Phân tích thành phan silica tro trấu.Ehioneipháp nhiều RAN ccccecnonbebititiit200020604106612403012010412868018. Phương pháp chụp anh SEM.

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến kha năng hap phụ metylen xanh của silica II L4.1, Đường chuẩn xác định nông độ metylen xanh. Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến khả năng hấp phụ của silica tro na aếổếaa ae Ca Ung 50 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh SVTH: Hoàng Thị Ngọc Nữ 3. Ánh hưởng của pH đến khả năng hap phụ của silica tro trấu.

Anh hưởng của lượng chất hap phụ đến khả năng hap phụ của silica tro na. T00 Di gi NI ca an nan naẽecaansasoaaaoanas 58 3. Quy trình tong hợp zeolite NaA tổng qual. Ảnh hưởng của tỉ lệ S10 g/ A102 o.

Anh hướng của tỉ lệ Na;O/SiO;. Anh hưởng của chế độ thủy nhiệt và thời gian già hóa. Khảo sát các yếu tô ảnh hưởng đến kha năng hap phụ metylen xanh của zeolite N Aotiaiisii1111511451140145431641161303331331185305631353386313343385338613961846333648865183138535833183333491381838 66 3.1 Anh hưởng của thời gian hap phụ đến kha năng hap phụ của zeolite IBA iia is 5113581831056710510158785513859758315818855315893737985878850537875181887858188597883955537818388738578858787 66 3. Ảnh hưởng của pH đến kha năng hấp phụ của zeolite NaA.

Anh hưởng của lượng zeolite đến kha năng hap phụ của zeolite NI. 75 EETTUANV PB U AE ves cascecassssssstcasrscsrsornicomsecestaresssneatsnnrnneseesnestneennernemsenneene: 75 'ì"“‹. 0 2t 1112011110211 T1 T11 1011001111211 7 111 1111111001102 tre T6 TAL HIEU THAM KHẢ touángngua na nianngioooidatniainianoiioandesannsaina T1 000000) v'. 81 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS.

Phan Thị Hoàng Oanh SVTH: Hoàng Thị Ngọc Nữ MỤC LUC BANG Bảng 1.1: Thanh phan các nguyên tố trong vỏ trấu.2-22222222zzz£czz+tzsecrzcre- 17 Bảng 1.2: Thành phần các oxit trong tro trấu.3: Don vị cau trúc thứ cap SBU ứng với 7 nhóm.1: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của dung dich axit ngâm trấu.2: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ nung sau khi ngâm trầu với HạSO¿ 1 ÀM.3: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ nung sau khi ngâm trâu với HCI ÍM.4: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thé tích axit ngâm trấu.5: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian ngâm trấu.6: Thành phần hóa học của tro trấu.7: Kết qua giá trị mật độ quang của dung dịch chuân.8: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả nang hap phụ của silica 1.9: Kết qua khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả nang hap phụ của silica tro trau ÿ8i89590333788388885835853882683858858038585388735993953388855888380589525982638838986853839858523885159238893338835838798268868383 32 Bang 3.10: Kết quả khao sát ảnh hướng của lượng tro đến khả năng hap phụ của silica HN. 7õ Số nhan nan in hơn 56 Bang 3.12: Bảng phối liệu khảo sát ảnh hưởng ti lệ SiO+/A1+O;.13: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của SiO;/Al¿O2.14: Kết quả tính kích thước hạt. 2-52: 5222222222222EEZ 2322322327227 xxx 62 Bang 3.15: Bảng phối liệu khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ NayO/AlzO¿.16: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của NazO/SiO;,.--22©2222ccccsccsscc 63 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh SVTH: Hoàng Thị Ngọc Nữ Bảng 3.17: Kết quả tính kích thước hạt của mẫu khảo sat tỉ lệ NazO/AlzO;.18: Bảng kết quả khảo sát chế độ thủy nhiệt và già hóa.19: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hap phụ của zeolite Bảng 3.21: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng zcolite đến khả năng hấp phụ của ZEO HE NGA ‹:::tiiptiicttiottiratiagt016111061104916415851054515055166516565866566335616059865056519859784393355565556355663586 71 Bang 3.22: Bảng số liệu dựng đường đăng nhiệt Langmuir và Freundlich của zeolite NẠÀA.

ae 72 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh SVTH: Hoàng Thị Ngọc Nữ MỤC LỤC HÌNH Hình 1.1: Cau trúc mô phỏng của tứ diện SiO;,.22- 222 ©22z22EE22EZZ2EEErtrczrrrsrree 13 Hình 1.2: Cau trúc mô phỏng cách thức liên kết trong silica.3: Cau trúc mô phỏng trật tự sắp xếp các đơn vị tir diện của silica.4: Giản đồ XRD của silica tro CU oo.Ảnh SEM cain ailian 106 tt scssssssscasssssscssescssonssaaissorsesssscessescssnssonissenssoasss 15 Hình 1.6: Cau trúc mô phỏng liên kết của 2 tứ diện .7: Sơ đồ các đơn vị cau trúc thứ cấp SBU khác nhau trong Zeolite.8: Cau trúc đơn vị sodalite (Ö-cage).9: Mô tả việc hình thành một số zeolite từ don vị cấu trúc sơ cấp b494428392389453&2 21 Hình 1.10: Mô hình minh họa hệ thong mao quan trong zeolite A.11: Mô hình minh họa hệ thống mao quản trong zeolite ZSM-5.12: Mô hình minh họa các mao quan trong zeolite faujasite.13: Anh mô phỏng cau trúc của Zeolite NaA. Sơ đồ tông quát điều chế silica tro trấu. 22 2222z+22xeec2zzecrrez 40 Hình 3.2: Các mẫu tro thu được khi khảo sát ảnh hưởng của dung dịch axit.3: Một số mẫu tro thu được khi khảo sát ảnh hưởng cua thời gian và nhiệt độ nung tau sau khi ngâm dung dịch H;SO¿ I M.4: Một số mau tro thu được khi khảo sát ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ nung trau sau khi ngâm dung dịch HCI 1 M.----222+222E2z+£2Z+zz22xzecrrez 45 Hình 3.5: Các mẫu tro thu được khi khảo sát ảnh hưởng của thé tích axiL.6: Các mẫu tro thu được khi khảo sát ảnh hưởng của thời gian ngâm trấu.7: Giản đồ XRD của mẫu silica tro trầu RHAS_4.9 : Đường chuẩn xác định nồng độ của metylen xanh .:- 52-5: 50 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS.

Phan Thị Hoàng Oanh SVTH: Hoàng Thị Ngọc Nữ Hình 3.10: Đồ thị biểu dién ảnh hưởng của thời gian đến dung lượng hap phụ của Silica tO trấu. 11111111 HH TH H1 2101101110115 112 11g11 g1 e7 51 Hình 3.11: Anh chụp dung dich khảo sát ảnh hưởng của thời gian hap phy .12: Dé thị biểu dién ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ cia silica tro QUAD 0.13: Anh chụp dung dịch khao sat ảnh hưởng của pHi.14: Đô thị biéu diễn ảnh hưởng của lượng tro đến dung lượng hap phụ của "nh.15: Ảnh chụp dung dịch khảo sát ảnh hưởng của lượng silica tro trau.